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Noch gibt es Potenzial für IPv4.
Noch gibt es Potenzial für IPv4. (Bild: Dave Herholz / Flickr.com/CC-BY-SA 2.0)

Ineffiziente Nutzung der Adressen birgt Potenzial

Aber was bedeutet Adressaktivität eigentlich? IP-Adressen können Heimanwender mit Internet versorgen, statisch an Bürorechner in einem Unternehmen vergeben werden, Teil eines Adresspools für Wi-Fi-Hotspots sein und vieles mehr. Eine Aktivitätsmatrix, in der alle IP-Adressen aufgelistet werden, kann Aufschluss über die Art der Nutzung geben. In ihr wird jeder Tag, an dem eine Adresse aktiv war, rot eingefärbt.

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  • Typische Aktivitätsmuster von aktiven IPv4 Adressblöcken.
  • Seit 2014 wächst die Anzahl der aktiven IPv4 Adressen nicht mehr.
  • IPv4 Aktvititätsmatrix: Jeder Tag, an dem eine Adresse aktiv ist, wird rot markiert. (Bild: Philipp Richter).
IPv4 Aktvititätsmatrix: Jeder Tag, an dem eine Adresse aktiv ist, wird rot markiert. (Bild: Philipp Richter).

Die Matrizen zeigen eine bedeutende Vielfalt an Aktivitätsmustern und verdeutlichen, dass die gemessene Aktivität von IPv4-Adressblöcken stark variiert und dass insbesondere die Konfiguration der Adressvergabe im jeweiligen Netzwerk einer der Hauptfaktoren für eine effiziente, oder eben ineffiziente, Nutzung von IP-Adressraum ist.

So können Rechner entweder statisch eine IP-Adresse zugewiesen bekommen oder dynamisch, beispielsweise von ihrem Provider mit Verfahren wie DHCP oder Radius. Eine statische IP-Adressvergabe erfordert manuelles Handeln eines Systemadministrators. Eine dynamische Adressvergabe kann auf unterschiedlichste Arten konfiguriert werden. Die Studie zeigt, dass gerade die unterschiedliche Verwendung und Konfiguration solcher Adressierungsmechanismen einen großen Einfluss auf den eventuellen Nutzungsgrad von Adressblöcken hat.

  • Typische Aktivitätsmuster von aktiven IPv4 Adressblöcken.
  • Seit 2014 wächst die Anzahl der aktiven IPv4 Adressen nicht mehr.
  • IPv4 Aktvititätsmatrix: Jeder Tag, an dem eine Adresse aktiv ist, wird rot markiert. (Bild: Philipp Richter).
Typische Aktivitätsmuster von aktiven IPv4 Adressblöcken.

Das erste Beispiel zeigt einen Adressblock, in dem die IP-Adressen statisch vergeben werden. Ein Administrator konfiguriert hier manuell, welcher Rechner welche IP-Adresse bekommt. Schnell wird klar, dass nur wenige IP-Adressen aktiv sind. Ein typisches Problem von statisch verwalteten Adressblöcken: Die Mehrheit der statisch verwalteten Adressblöcke zeigt lediglich Aktivität von wenigen Adressen, während benachbarte IP-Adressen häufig ungenutzt sind.

In den weiteren Beispielen werden IP-Adressen dynamisch vergeben. Das zweite Beispiel zeigt einen Adressblock, in dem IP-Adressen nach dem Round-Robin-Prinzip an Clients verteilt werden, was in einem strichartigen Aktivitätsmuster resultiert. Der Adresspool ist in diesem Fall keineswegs ausgelastet. Individuelle IP-Adressen zeigen nur für wenige Tage pro Monat Aktivität und liegen den Rest der Zeit brach. Im dritten Beispiel vergibt ein Internetprovider die IP-Adressen zwar dynamisch, jedoch behält jeder Nutzer seine individuelle IP-Adresse über Monate, egal ob er das Internet verwendet oder nicht. Das letzte Beispiel zeigt einen Internetprovider, der seinen Kunden alle 24 Stunden eine neue IP-Adresse vergibt.

Rein visuell wird sehr schnell deutlich, dass unterschiedliche Adressierungsmechanismen und deren Konfiguration einen komplett unterschiedlichen Nutzungsgrad der Ressource IP bewirken.

IPv4 ist noch nicht am Limit

Insgesamt wurden mehr als 1,5 Milliarden IPv4-Adressen gefunden, die zwar in der globalen Routingtabelle gelistet sind, jedoch keinerlei Aktivität zeigen. Wenn wir das theoretische Maximum aller verwendbaren IPv4-Adressen als Grundlage nehmen, bedeutet dies, dass weit mehr als 2 Milliarden IPv4-Adressen ungenutzt sein könnten.

Hierfür gibt es viele verschiedene Ursachen. So wurden viele Blöcke bereits in den frühen 80er Jahren ausgegeben und bis heute nicht in der globalen Routinetabelle gelistet. Es gibt jedoch auch noch große ungenutzte Potenziale in den Teilen des Adressraums, die bereits im Internet verwendet werden. So könnte die Ressourcennutzung in vielen Adressblöcken optimiert werden.

Eine Überschlagsrechnung zeigt, dass über ein Drittel der (tatsächlich) aktiven Adressblöcke nur Bruchteile ihrer möglichen Kapazität nutzen. Der Hauptfaktor hierfür sind statisch verwaltete Adressblöcke, in denen häufig nur wenige der verfügbaren Adressen in Verwendung sind. Aber auch dynamisch verwaltete Adressblöcke zeigen ungenutzte Ressourcen, beispielsweise durch zu groß dimensionierte Adresspools. In vielen Fällen könnten Netzwerk-Rekonfigurationen große Mengen an zusätzlichen IP-Adressen freigeben.

Langfristig wird nur die flächendeckende Nutzung von IPv6 das Problem der Adressknappheit des Internets lösen. Bis auf absehbare Zeit wird uns IPv4 jedoch weiterhin begleiten. Eine effizientere Verwaltung und Ausnutzung des existierenden IPv4-Adressraumes könnte die aktuelle Adressknappheit, mit all ihren technischen und sozialen Auswirkungen, abmildern und so den Adresskollaps des Internets verhindern - zumindest vorerst.

Philipp Richter promoviert zum Thema IPv4 Adressknappheit und IPv6 Transition an der TU Berlin am Lehrstuhl für Intelligente Netze und Management Verteiler Systeme.

 IPv4 hat theoretisch noch viel Potenzial

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xSureface 08. Nov 2016

warum sollte es auch? nur wenn man nicht genug intelligenz besitzt schon mal was von DNS...

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Crass Spektakel 06. Nov 2016

Und sollte uns IPv6 nicht reichen können wir immer noch auf voll symantische AX.25...

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Neuro-Chef 01. Nov 2016

De facto is wurscht, was sein sollte. Es ist, wie es ist.

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DerVorhangZuUnd... 31. Okt 2016

Achso... Ja, leider kam irgendwann jemand auf die Idee das es besser wäre die...

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user1391 29. Okt 2016

Der Speedport Hybrid ist einfach Mist. Ich habe den seit Anfang des Jahres. Schaltete man...

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